MIX ENERGÉTICO
El mix energético es la combinación de fuentes utilizadas para generar electricidad. El análisis del mix energético de un país nos permite ver el peso de cada tecnología en la generación diaria y mensual de electricidad, así como su evolución a lo largo del tiempo. Este concepto es clave para comprender de dónde proviene la energía que consumimos, ya sea de fuentes renovables como la eólica o solar, o no renovables, como el carbón o el gas.
Debido a la complejidad de integración de la energía eólica y fotovoltaica en el mix energético, por su alta variabilidad de generación respecto a otras fuentes más estables como la nuclear o la quema de combustibles fósiles, es necesario que haya una diversificación de estas fuentes primarias. Para asegurarnos una estabilidad en el suministro de la electricidad, es clave que el denominado pool energético se alimente en un porcentaje limitado de cada una de las fuentes disponibles. El sistema eléctrico está operado por REE (Red Eléctrica Española), mientras que el mercado eléctrico está operado por el OMIE (Operador del Mercado Ibérico Español; ver ‘Mercado eléctrico – Entidades reguladoras’)
Como consecuencia de las particularidades climáticas y geográficas de nuestro país, el objetivo principal para la descarbonización antes de 2050 se apoya fundamentalmente en la energía eólica y fotovoltaica, con asistencia de la hidráulica y otras renovables. Debido a la expansión de los paneles solares y las turbinas de viento como resultado de su progresiva mejora técnica, su instalación y su eficiencia en la generación de electricidad, se ha contemplado la energía hidroeléctrica como complemento ideal para estabilizar la oferta. Sobre todo, respecto a las posibilidades de almacenamiento que una central hidroeléctrica de bombeo nos ofrece. Con una infraestructura cada vez más renovable, España ha superado por primera vez en el año 2023 el 50% de generación anual.
Mix energético español para el año 2023. Fuente: REE.
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
El objetivo de la Unión Europea para el año 2050 es conseguir la neutralidad climática y para lograrlo es necesario aumentar el almacenamiento energético existente en la actualidad. Es por ello que para llevar a cabo la Estrategia de Descarbonización a Largo Plazo (ELP) se calcula que va a ser necesario aumentar en más de tres veces la capacidad de almacenamiento actual.
Se debe tener en cuenta que, en un contexto de transición energética, el almacenamiento es uno de los retos más relevantes para conseguir la plena descarbonización del sistema energético y una efectiva integración de las tecnologías renovables. El sistema energético actual centralizado y basado en centrales gestionables, será reemplazado por un sistema descentralizado y flexible que permitirá integrar adecuadamente la provisión de energía a través de energías renovables.
¿Por qué es necesario almacenar energía?
La necesidad de promover una mayor capacidad de almacenamiento se encuentra relacionada con el aumento de la intermitencia de la generación solar y eólica, y a su vez, con el incremento de los picos de demanda. Cuando la cuota de generación renovable es inferior al 15-20% del consumo total de electricidad, el operador de la red (Red Eléctrica de España) es capaz de compensarla. Pero si esta cuota supera el 20-25% la generación renovable intermitente tiene que reducirse durante los periodos de bajo consumo para evitar las perturbaciones de la red, a no ser que este exceso pueda almacenarse.
Es por este motivo que, para proveer las necesidades de flexibilidad del sistema energético, va a ser necesario disponer de soluciones de almacenamiento energético, con distintas tecnologías y prestaciones, además de diversas ubicaciones en el sistema energético.
El almacenamiento de energía aporta más flexibilidad y equilibrio a la red, proporcionando soporte a la generación renovable intermitente. A nivel local, mejora la gestión de las redes de distribución, reduciendo coste y mejorando la eficiencia. De esta forma, acelera la introducción de las energías renovables en el mercado y la descarbonización de la red eléctrica, garantizando una mayor seguridad de suministro.
¿Qué es el Almacenamiento energético?
De manera general, el almacenamiento energético es el conjunto de tecnologías que permiten transformar y conservar la energía para su uso posterior. Estas tecnologías pueden clasificarse en función del tipo de energía que se esté almacenando: mecánica, química, eléctrica, térmica y electroquímica. Cada una de las tipologías de almacenamiento tiene aplicaciones diferentes en función de su capacidad energética, del tiempo que puede estar suministrando electricidad y de cuánto tarda en dar respuesta a la demanda.
Por lo tanto, el amplio abanico de tecnologías de almacenamiento existente puede contribuir de manera combinada a aportar la flexibilidad necesaria para la paulatina descarbonización del sistema eléctrico, logrando la neutralidad climática. Actualmente la participación del almacenamiento en los mercados de energía se encuentra reducida al almacenamiento hidroeléctrico por bombeo y al almacenamiento térmico asociado a las plantas de energía solar termoeléctrica.
A continuación, se esbozan los principales ejemplos de las tipologías actuales para almacenar energía, teniendo en cuenta la el tipo de energía utilizado para dicho almacenamiento.
| Ver ‘Cómo usar Energía Solar cuando no hay Sol’ |
Fuente: Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, 2021.
- Almacenamiento mecánico
Dentro de las tecnologías para almacenar energía la más extendida a lo largo de la historia ha sido la central hidráulica de bombeo. Estas plantas almacenan energía gracias al salto de altura, elevando el agua de un depósito inferior a uno de mayor altura, para posteriormente aprovechar ese desnivel produciendo electricidad a través de las turbinas. Este tipo de tecnología representa casi la totalidad de la capacidad actual de almacenamiento a nivel mundial.
En Gran Canaria tenemos el conocido Salto de Chira – Soria, central hidroeléctrica reversible o bombeo, que se fundamenta en aprovechar el desnivel existente entre el embalse superior (Chira) y el inferior (Soria), con el objetivo de almacenar energía renovable en forma de agua.
La central hidroeléctrica de bombeo (CHB) reversible de Salto de Chira, en Gran Canaria.
| Ver ‘Red Eléctrica Española – Energías Renovables’ |
- Almacenamiento químico
El almacenamiento químico se basa en transformar la energía eléctrica en energía de enlaces químicos. Dentro de esta tipología encontramos el hidrógeno verde, que se produce a partir de la electricidad generada por energías renovables, como los parques eólicos. Cabe destacar que el hidrógeno no es una fuente de energía primaria, sino que es un vector energético, es decir un producto que requiere de una aportación de energía para ser obtenido y que es capaz de almacenar energía en sus enlaces, para que luego pueda ser liberada cuando se necesite.
Dentro de la estrategia de almacenamiento para corto y largo plazo encontramos la utilización del hidrógeno renovable como vector energético, pudiéndose almacenar por periodos cortos en depósitos y para largos periodos en almacenes geológicos naturales. En este aspecto, el hidrógeno de origen renovable se encuentra posicionado como solución para aprovechar la energía renovable excedentaria generada en las horas de menor consumo eléctrico al permitir la gestionabilidad y la continuidad en el suministro renovable mediante su almacenamiento.
El hidrógeno, asimismo, puede incorporarse a moléculas mayores como amoníaco o líquidos orgánicos dando lugar a combustibles alternativos y sintéticos, fácilmente transportables.
- Almacenamiento eléctrico
Dentro del almacenamiento eléctrico podemos encontrar los supercondensadores y los imanes superconductores (SMES). Los supercondensadores son capaces de almacenar en su interior cargas eléctricas y liberarlas muy rápidamente de igual forma que un condensador, pero tienen una capacidad de almacenamiento mucho mayor. Por otra parte, los SMES se basan en almacenar la energía a través de campos magnéticos generados por una corriente eléctrica.
Este tipo de almacenamiento tiene poca capacidad, pero puede responder en milisegundos a caídas de potencia en la red eléctrica, sirviendo para mantener estable el sistema eléctrico.
- Almacenamiento térmico
Esta tipología se considera clave dentro del nuevo sistema energético dado que es capaz de aprovechar los vertidos de energía eléctrica para producir frío o calor para su uso posterior y además se puede usar de manera híbrida con otras tecnologías energéticas, ofreciendo gran variedad de posibilidades.
Dentro del almacenamiento térmico encontramos diferentes tecnologías que se encuentran actualmente desarrolladas, como son los termos usados para el agua caliente sanitaria (ACS) a baja temperatura o para altas temperaturas las sales fundidas, que son compatibles con los ciclos de vapor para producir electricidad.
- Almacenamiento electroquímico
Los sistemas de almacenamiento electroquímico convierten la energía eléctrica en energía química para ser almacenada. Los sistemas más utilizados son las baterías y los condensadores electroquímicos.
En cuanto a las baterías, usadas dentro de la movilidad eléctrica, definir que son un sistema de almacenamiento maduro y muy útil para realizar cargas y descargas de manera frecuente, existiendo una gran variedad de tipologías y prestaciones.
Dentro de la estrategia europea a favor de la movilidad de bajas emisiones, se recalca la necesidad de descarbonizar el sector transporte, especialmente en zonas urbanas y se destaca la importancia que puede desempeñar la electromovilidad como un elemento clave en la transición energética (Ver ‘Vehículo eléctrico‘).
El conjunto de baterías del parque de vehículos de una localidad actúa como sistema de almacenamiento energético, con una carga en momentos de excedente de electricidad.
Es por ello que dentro de los objetivos a corto y medio plazo para este tipo de almacenamiento se encuentra la reducción de los costes junto con el aumento de la vida útil, así como favorecer la reutilización y reciclaje de los componentes.
Favorecer la participación ciudadana en la gestión inteligente del sistema eléctrico mediante el vehículo eléctrico es una de las claves para el eficaz aprovechamiento de este recurso de almacenamiento energético. Para ello, se trabajará en el establecimiento de normas y estándares en los sistemas de carga de vehículos eléctricos para que los consumidores puedan participar en la gestión inteligente del sistema eléctrico y aprovechar las ventajas tarifarias en la carga de los vehículos.
Retos del almacenamiento
La barrera más importante para el desarrollo del almacenamiento es la escasez de referencias de casos comerciales viables para algunas tecnologías. Es por este motivo que se debe lograr la rentabilidad en las condiciones de mercado actuales, ya que en el medio y largo plazo generarán una riqueza económica y medioambiental que superará las diferencias de rentabilidad actuales. Para solventar esta problemática, se van a desarrollar medidas para incentivar el desarrollo y la inversión de este tipo de sistemas en el mercado, hasta que los sistemas de almacenamiento sean económicamente rentables y maduros.
Flexibilidad en la demanda
Sumado a las posibilidades de almacenamiento futuras, es necesario igualmente repensar nuestros hábitos respecto al reto que supone la descarbonización. Frente al aumento de la generación de energía renovable y al desarrollo de un almacenamiento de la misma, también hay que apelar a la disminución, a un uso consciente, racional y a una gestión más inteligente de la energía. En un escenario de crisis ambiental y de transición energética, es imperativo cambiar la mentalidad y los hábitos de consumo de la sociedad, ya no sólo por un motivo medioambiental, sino porque no hacerlo tendrá consecuencias para nuestro bolsillo.
Como no podemos controlar los recursos renovables (cuándo hace viento o cuándo hace sol), no siempre podemos disponer de energía verde y barata en el momento en que la necesitamos. Consumir fuera de estos momentos cada vez saldrá más caro. En otras palabras, en un futuro que ya está presente debemos ser nosotras y nosotros los que nos adaptemos a los ritmos del planeta y a su disponibilidad de recursos energéticos.
La flexibilidad en la demanda busca ajustarse a los momentos de mayor producción de energías renovables, lo cual implica al mismo tiempo un menor coste económico. Conociendo esos picos de producción, podemos fácilmente desplazar actos como el poner la lavadora a horas más adecuadas, cosa que cada vez más facilitan los electrodomésticos programables.
Otros elementos que nos facilitan esta flexibilidad son los enchufes inteligentes, que permiten un control remoto a través del móvil de las conexiones con otros electrodomésticos y dispositivos, o simplemente enchufes programables, que permiten o bloquean el paso de electricidad a voluntad, con una segmentación en franjas de 15, 20 o 30 minutos (Ver ‘Recomendaciones de ahorro’).
En este modelo de enchufe vemos las marcas negras que indican las divisiones horarias y en un aro externo una serie de franjas azules que podemos presionar a voluntad. Cada una de estos segmentos representan 15 minutos, de forma que funciona como un temporizador mecánico que intercede en el flujo de la electricidad. Por ejemplo, presionando todas las piezas que van desde las 23:00 hasta las 11:00 horas, bloquearemos el paso de la electricidad para esta franja horaria, por lo que tendremos el enchufe funcionando desde las 11 de la mañana hasta las 23 de la noche. El piloto rojo nos muestra en qué momentos está en funcionamiento y cuando no. Este horario nos sirve para que el termo eléctrico solo caliente agua desde el mediodía hasta la noche, en lugar de mantener el agua caliente durante todo el día. Tendremos un gasto de electricidad correspondiente a 12 horas en lugar de 24 horas, con el correspondiente ahorro que eso supone. Fuente: garza.es
Por último, con los avances en movilidad eléctrica que estamos experimentando en los últimos años, las baterías de los coches pueden actuar como distribuidores de la demanda al poder cargarse en momentos donde la producción de energías renovables es mayor. Asimismo, las comunidades energéticas y sus instalaciones de autoconsumo comunitarias tienen como uno de sus principales objetivos el acercar la generación y los puntos de consumo, hacer partícipes a la ciudadanía de su propia producción y ayudar a flexibilizar la demanda de electricidad (Ver ‘Cooperativismo’)